Java 反射簡介

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1. 反射的概念

反射是指在運行時將類的屬性、構造函數和方法等元素動態地映射成一個個對象。通過這些對象我們可以動態地生成對象實例,調用類的方法和更改類的屬性值。

2. 使用場景

什麼情況下運用JAVA反射呢?如果編譯時根本無法預知對象和類可能屬於哪些類,程序只依靠運行時信息來發現該對象和類的真實信息,此時就必須使用反射。

使用反射可以實現下面的功能:

  • 在運行時判斷任意一個對象所屬的類
  • 在運行時構造任意一個類的對象
  • 在運行時判斷任意一個類所具有的方法和屬性
  • 在運行時調用任意一個對象的方法
  • 生成動態代理

3. 獲得Class對象的幾種方式

前面已經介紹過了,每個類被加載之後,系統就會為該類生成一個對應的Class對象,通過該Class對象就可以訪問到JVM中的這個類。在Java程序中獲得Class對象通常有如下3種方式。

  • 使用Class類的forName(String clazzName)靜態方法。該方法需要傳入字符串參數,該字符串參數的值是某個類的全限定類名(必須添加完整包名)。
  • 調用某個類的class屬性來獲取該類對應的Class對象。例如,Person.class將會返回Person類對應的Class對象。
  • 調用某個對象的getClass()方法。該方法是java.lang.Object類中的一個方法,所以所有的Java對象都可以調用該方法,該方法將會返回該對象所屬類對應的Class對象。

對於第一種方式和第二種方式都是直接根據類來取得該類的Class對象,相比之下,第二種方式有如下兩種優勢。

  • 代碼更安全。程序在編譯階段就可以檢查需要訪問的Class對象是否存在。
  • 程序性能更好。因為這種方式無須調用方法,所以性能更好。

也就是說,大部分時候我們都應該使用第二種方式來獲取指定類的Class對象。但如果我們只有一個字符串,例如“java.lang.String”,若需要獲取該字符串對應的Class對象,則只能使用第一種方式,使用Class的forName(String clazzName)方法獲取Class對象時,該方法可能拋出一個ClassNotFoundException異常。一旦獲得了某個類所對應的Class對象之後,程序就可以調用Class對象的方法來獲得該對象和該類的真實信息了。

4. Class類 API介紹

通過class類我們能夠獲取大量的信息:

  1. 獲取構造函數
  • Connstructor getConstructor(Class<?>… parameterTypes):返回此Class對象對應類的指定public構造器。
  • Constructor<?>[] getConstructors():返回此Class對象對應類的所有public構造器。
  • Constructor getDeclaredConstructor(Class<?>… parameterTypes):返回此Class對象對應類的指定構造器,與構造器的訪問權限無關。
  • Constructor<?>[] getDeclaredConstructors():返回此Class對象對應類的所有構造器,與構造器的訪問權限無關。
  1. 獲取方法
  • Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>… parameterTypes):返回此Class對象對應類的指定方法,與方法的訪問權限無關。
  • Method[] getDeclaredMethods():返回此Class對象對應類的全部方法,與方法的訪問權限無關。
  1. 獲取屬性
  • Field getField(String name):返回此Class對象對應類的指定public Field。
  • Field[] getFields():返回此Class對象對應類的所有public Field。
  • Field getDeclaredField(String name):返回此Class對象對應類的指定Field,與Field的訪問權限無關。
  • Field[] getDeclaredFields():返回此Class對象對應類的全部Field,與Field的訪問權限無關。
  1. 獲取Class對應類上所包含的Annotation。
  • A getAnnotation(Class annotationClass):試圖獲取該Class對象對應類上指定類型的Annotation;如果該類型的註釋不存在,則返回null。
  • Annotation[] getAnnotations():返回該Class對象對應類上的所有Annotation。
  • Annotation[] getDeclaredAnnotations():返回直接修飾該Class對應類的所有Annotation。
  1. 獲取Class對象對應類包含的內部類。
  • Class<?>[] getDeclaredClasses():返回該Class對象對應類里包含的全部內部類。
    如下方法用於訪問該Class對象對應類所在的外部類。
  • Class<?> getDeclaringClass():返回該Class對象對應類所在的外部類。
    如下方法用於訪問該Class對象對應類所繼承的父類、所實現的接口等。
  • Class<?>[] getInterfaces():返回該Class對象對應類所實現的全部接口。
  1. 獲取Class對象對應類所繼承的父類
  • Class<? super T> getSuperclass():返回該Class對象對應類的超類的Class對象。
  1. 獲取Class對象對應類的修飾符、所在包、類名等基本信息。
  • int getModifiers():返回此類或接口的所有修飾符。修飾符由public、protected、private、final、static、abstract等對應的常量組成,返回的整數應使用Modifier工具類的方法來解碼,才可以獲取真實的修飾符。
  • Package getPackage():獲取此類的包。
  • String getName():以字符串形式返回此Class對象所表示的類的名稱。
  • String getSimpleName():以字符串形式返回此Class對象所表示的類的簡稱。
  1. 判斷該類是否為接口、枚舉、註釋類型等
  • boolean isAnnotation():返回此Class對象是否表示一個註釋類型(由@interface定義)。
  • boolean isAnnotationPresent(Class<? extends Annotation> annotationClass):判斷此Class對象是否使用了Annotation註釋修飾。
  • boolean isAnonymousClass():返回此Class對象是否是一個匿名類。
  • boolean isArray():返回此Class對象是否表示一個數組類。
  • boolean isEnum():返回此Class對象是否表示一個枚舉(由enum關鍵字定義)。
  • boolean isInterface():返回此Class對象是否表示一個接口(使用interface定義)。
  • boolean isInstance(Object obj):判斷obj是否是此Class對象的實例,該方法可以完全代替instanceof操作符。

上面的多個getMethod()方法和getConstructor()方法中,都需要傳入多個類型為Class<?>的參數,用於獲取指定的方法或指定的構造器。關於這個參數的作用,假設某個類內包含如下3個info方法簽名:

  • public void info()
  • public void info(String str)
  • public void info(String str , Integer num)

這3個同名方法屬於重載,它們的方法名相同,但參數列表不同。在Java語言中要確定一個方法光有方法名是不行的,例如,我們指定info方法——實際上可以是上面3個方法中的任意一個!如果需要確定一個方法,則應該由方法名和形參列表來確定,但形參名沒有任何實際意義,所以只能由形參類型來確定。例如,我們想要確定第二個info方法,則必須指定方法名為info,形參列表為String.class——因此在程序中獲取該方法使用如下代碼:

clazz.getMethod("info",String.class);

使用反射生成對象

  1. 利用構造函數生成對象
  • 使用Class對象的newInstance()方法來創建該Class對象對應類的實例,這種方式要求該Class對象的對應類有默認構造器,而執行newInstance()方法時實際上是利用默認構造器來創建該類的實例。
  • 先使用Class對象獲取指定的Constructor對象,再調用Constructor對象的newInstance()方法來創建該Class對象對應類的實例。通過這種方式可以選擇使用指定的構造器來創建實例。
Constructor c = clazz.getConstructor(String.class);
c.newInstance("xx");

調用方法

Method setProName = aClass.getDeclaredMethod("setProName",String.class);
setProName.setAccessible(true);
etProName.invoke(product,"我是一個產品");

操作屬性

Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("fieldName:"+declaredField.getName()+" filedType:"+declaredField.getType());
        }
        Field proName = aClass.getDeclaredField("proName");
        proName.setAccessible(true);
        proName.set(product,"我是一個產品");
        System.out.println("修稿屬性:"+product);

操作數組

//使用反射動態地創建數組
//創建一個元素類型為String,長度為3的數組
Object arr = Array.newInstance(String.class, 3);
//依次為arr數組中index為0,1,2的元素賦值
Array.set(arr, 0, "榮耀盒子");
Array.set(arr, 1, "榮耀8手機");
Array.set(arr, 2, "華為mate9保時捷版");
Object o1= Array.get(arr, 0);
Object o2= Array.get(arr, 1);
Object o3= Array.get(arr, 2);
System.out.println(o1);
System.out.println(o2);
System.out.println(o3);

5. 使用Demo

public class ReflectDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<Product> aClass = Product.class;
        Constructor<?>[] declaredConstructors = aClass.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println(declaredConstructor.getName());
        }
        Constructor<Product> constructor = aClass.getConstructor(int.class, String.class);
        Product product = constructor.newInstance(10, "ds");
        System.out.println("創建對象:"+product);

        //獲取方法並調用
        Method setProName = aClass.getDeclaredMethod("setProName", String.class);
        setProName.setAccessible(true);
        setProName.invoke(product,"我是一個產品");
        System.out.println("調用方法:"+product);

        //獲取屬性,並設置屬性的值
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for (Field declaredField : declaredFields) {
            System.out.println("fieldName:"+declaredField.getName()+" filedType:"+declaredField.getType());
        }
        Field proName = aClass.getDeclaredField("proName");
        proName.setAccessible(true);
        proName.set(product,"我是一個產品");
        System.out.println("修稿屬性:"+product);

        //使用反射動態地創建數組
        //創建一個元素類型為String,長度為3的數組
        Object arr = Array.newInstance(String.class, 3);
        //依次為arr數組中index為0,1,2的元素賦值
        Array.set(arr, 0, "榮耀盒子");
        Array.set(arr, 1, "榮耀8手機");
        Array.set(arr, 2, "華為mate9保時捷版");
        Object o1= Array.get(arr, 0);
        Object o2= Array.get(arr, 1);
        Object o3= Array.get(arr, 2);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(o2);
        System.out.println(o3);
        
        System.out.println("end...");
    }
}

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